JPH03165903A - 傾斜延伸圧延法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主にマンネスマン式製管ラインにおいて、等径
のマンドレルバーを用いて、穿孔機で得られたホローシ
ェルの肉厚を減じる傾斜延伸圧延法に関する。

〔従来の技術〕

一般に傾斜延伸圧延法には、ホローシェル内に配する内
面規制工具としてマンドレルバーを用いる場合と、プラ
グを用いる場合とがある。通常管内面品質、肉厚精度の
面からはマンドレルバーを用いる場合の方がプラグを用
いる場合より優れているが、反面次のような問題があっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図（イ）はマンドレルバーを用いる従来の傾斜延伸
圧延法による圧延過程での管軸方向における圧延荷重分
布を、また第４図（口）は同しく管軸方向における管周
方面平均肉厚の分布を示すグラフである。第４図（口）
に明らかな如く管材後端部に薄肉発生域が認められるが
、その長さ，薄肉化量はプラグを用いる傾斜延伸圧延法
によった場合に比較しても２倍以上どなっており、例え
ばマンドレルバーを用いる傾斜延伸圧延法を肉厚仕上げ
圧延に用いると次段圧延機での薄肉化の緩和が望めない
ことから、管材後端部のオフゲージが大きくなり、管材
後端部のクロソブ量が増大し、歩留まりの低下が大きく
なるという問題があった。

ところで、第４図（イ）は上述したマンドレルバーを用
いた従来の傾斜延伸圧延法による圧延荷重の時間的推移
を示しているが、このグラフに表れている管の圧延荷重
は管材の後端部で略一定勾配で減少しているのが認めら
れる。この理由は概略次の如くに推定される。

即ち内面規制工具として、例えば砲弾形状のプラグを用
いた場合と、軸長方向に同径長尺のマンドレルバーを用
いた場合とでは、管材がこれら内面規制工具及び傾斜主
ロールに共に接触する管軸方向の長さ、換言すれば工具
接触長がプラグを用いた場合と比較してマンドレルを用
いた場合には長いため、管材の移動に伴って生しる管材
後端部における前記工具接触長の変化、換言すれば圧延
荷重の減少変化がプラグを用いた場合よりマンドレルバ
ーを用いた場合の方がより長＜続＜こととなることに因
ると考えられる。

一方この圧延荷重と傾斜主ロールのロール開度との間に
は第８図に示す如き関係がある。第８図は横軸にロール
開度を、また縦軸にはミルスプリングによる圧延荷重を
とって示すグラフであり、このグラフから明らかな如く
圧延荷重が減少するとこれに伴ってロール開度が小さく
なることが解かる。即ち、前述の如くホローシェルの後
端部では圧延荷重が減少する結果、ロール開度が小さく
なり、これに相応して圧延後の素管Ｈ　’の肉厚が薄肉
化することとなり、第４図（イ），（口〉の関係が説明
出来る。

本発明者はこのような圧延荷重の減少に起因する管’＋
Ａ後端部の薄肉発生域を短縮すべく実験１研究を行った
結果、圧延荷重は管制とマンドレルバーとの相対速度と
密接な関係にあり、管材速度及び／又はマンドレルバー
速度を制御することによって圧延荷重を調節することが
可能であることを知見した。

第９図はマンドレルバー速度と圧延荷重との関係を示す
グラフであり、横軸にマンドレルバー速度（Ｖ，）を、
また縦軸に圧延荷重をとって示し゛ζいる。

このグラフから明らかな如く、マンドレルバー速度が被
圧延材である管材の傾斜主ロールに対する入口速度Ｖ．
以下、管材の出口速度■。以上ではマンドレルバー速度
の如何にかかわらず圧延荷重は変化しないが、マンドレ
ルバー速度ｖＲが管材の入口速度Ｖ．と出口速度Ｖ０と
の中間の値のとぎはマンドレルバー速度ＶＢの上昇に従
って圧延荷重が増大することが解かる。

なお、このマンドレルバーの速度はその先端部を連結し
てあるバーリテーナによって調節される。

第１０図は管材の傾斜主ロールに対する入口速度と圧延
荷重との関係を示すグラフであり、横軸に管材の傾斜主
ロールに対する入口速度Ｖｉ（以下単に管材の入口速度
という〉を、また縦軸に圧延荷重をとって示してある。

このグラフから明らかな如く、管材の入口速度■、がマ
ンドレルバー速度Ｖ８以上の範囲、及び管材の入口速度
ｖ１がｖ＋＋／ｅ（但しｅは延伸比）以下、即ち’Ｊ　
ｉ　＜　ＶＢ　／　ｅの範囲では圧延荷重は変化しない
が、管材の入口速度■．をこの両者の範囲内、即ちＶ，
／ｅ＜ＶＨ　＜ｖＢの範囲では管材の入口速度Ｖ．の低
下に伴って圧延荷重が増大していることが解かる。

なお管材の入口速度■、は傾斜主ロールの回転数ｎによ
って調整され、両者には次の関係がある。

但し　ζ２　−前進効率（実験的に求める係数）π：円
周率 ＤＲ：ｌ’Ｑ斜主ｏ−ル代表径 ｎ：傾斜主ロール回転数（ｒ．ｐ．ｍ）β：傾斜主ロー
ル傾斜角 本発明は斯かる知見に基づきなされたものであっ”（、
そのＵ的とするところは、山面規制工具としてマンドレ
ルバーを用いる傾斜延伸圧延法の外径，肉厚精度の高さ
を生かし、しかも管材後端部のクロソプ量を低減し、歩
留まりの向上を図った傾斜延伸圧延法を提供するにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る傾斜延伸圧延法は、複数のｌＩｎ斜主ロー
ルを用い、また管材の内面規制工具とし゜ζマンドレル
バーを用いた傾斜延伸圧延法において、前記マンドレル
バーの圧延方向への移動速度を、管材後端部の圧延時に
増速制御することを特徴とする。

また本発明に係る傾斜延伸圧延法は、複数の傾斜主ロー
ルを用い、また管材の内面規制工具としてマンドレルバ
ーを用いた傾斜延伸圧延法において、前記傾斜主ロール
の回転速度を、管材後端部の圧延時に減速制御すること
を特徴とする。

更に本発明に係る傾斜延伸圧延法は、複数の傾斜主ロー
ルを用い、また管材の内面規制工具としてマンドレルバ
ーを用いた傾斜延伸圧延法において、管材後端部以外の
部分の圧延時には、マンドレルバー速度を管材の入口速
度よりも遅い速度に、また傾斜主ロールの回転速度を、
管材の入口速度がマンドレルバーの圧延方向への移動速
度よりも速い速度となるように設定し、一方管材後端か
ら管材後端末に至る間はマンドレルバー速度を管材の入
口速度よりも速い速度に、また傾斜主ロールの回転速度
を、管材の入口速度がマンドレルバーの圧延方向への移
動速度よりも遅い速度となるように夫々設定することを
特徴とする。

〔作用〕

本発明にあってはこれによって管材後端部の延伸圧延に
際し、マンドレルバー速度及び／又は傾斜主ロールの回
転速度の調節によって薄肉化を抑制し得ることとなる。

〔実施例〕

以下本発明に係る傾斜延伸圧延法を図面に基づき具体的
に説明する。

（実施例１〕 実施例１は管ｔＡ後端部圧延時にマンドレルバーの圧延
方向速度を増速することにより、管材に対ｊる江址４：
：１虫を制刺し管４Ａ後端部の｝１１Ｉ肉化を抑制する
場合を示している。

第１図は本発明に係る傾斜延伸圧延法の実施状態を示す
部分破断乎面図、第２図はマンドレルバー速度の制御系
と共に示す第１図のｎ−ｎ線による側面図であり、図中
１．２は傾斜主ロール、３４はディスクロール、５はマ
ンドレルバー、Ｈはホローシェル、Ｈ′は素管を示して
いる。

傾斜主ロール１．２は第１．２図に示すように前，後方
向の中央部位置にリーリング部１ｇ，　２ｇを備えてお
り、このリーリング部１ｇ，２ｇのロール間ｌ０ 隔を略一定にして、ホローシエルＨが通過するパスライ
ンを隔てて対向配置され、ホローシエルＨが搬入される
入側の端部はパスライン側に向けて接近させ、バスライ
ンに対して所要角度γ　（交叉角という）傾斜させるど
共に、パスライン周りに同方向に所要角度β（傾斜角と
いう）傾斜させて配設してあり、夫々図示しない駆動源
にて矢符方向に回転駆動せしめられるようになっている
。

ディスクロール３，４はバスラインを隔ててその両側（
左，む又は上，下〉の傾斜主ロール１２間に夫々位置さ
せて配設され、ホローシェルＨ，素管Ｈ′の移動を助長
ずべく図示しない駆動源にて回転駆動せしめられるよう
になっている。

マンドレルバ−５はホローシェルＨの心孔内に挿通せし
められた状態で先端部をバーリテーナを構威するチェー
ン６に連繋せしめられており、モータＭの駆動によりチ
ェーン６にてホローシェルＨに対するマンドレルバ−５
の移動速度を相対的に制御し得るようになっている。

１１は荷重検出器、１２は傾斜主ロール駆動用モー夕の
電力（電流）検出器である。荷重検出器ｌ１は延伸圧延
中における両傾斜主ロール１．２の圧延荷重を夫々図示
しないセンサを通し、荷重信号として取り込み、これを
傾斜主ロール荷重検出信号として制御演算装置１３へ出
力ずるようになっている。また電力検出Ｈ１２は両傾斜
主ロール１．２の駆動用モータの電力を、モータ電流信
号として取り込み、これをモータ電流検出信号として制
御演算装置１３へ出力するようになっている。制御演算
装置１３はこれら傾斜主ロール荷重検出信号，モータ電
流検出信号に基づいて傾斜主ロール１，２にて延伸圧延
中のホローシェルＨの後端部を検出し、所定のタイミン
グで所定の制御信号をマンドレルバーの速度制御信号と
してモータＭに出力し、該モータＭの駆動制御によって
マンドレルバー５の移動速度を制御するようになってい
る。

マンドレルバ−５の移動速度はホローシェルＨの後端部
を除く部分に対する延伸圧延時は傾斜主ロール１．２に
対するホローシェル１１の入口達度Ｖ，よりも小さく設
定し、またホローシェルＨの■９ 後端部に対する延伸圧延時は傾斜主ロール１，２に対す
るホローシェルＨの入口速度Ｖ，よりも大きい速度に設
定する。

次に本発明方法と従来法とについての比較試験結果につ
いて具体的に説明する。

試験は本発明方法にあっては、ホローシエルＨの先端部
、即ち圧延開始からホローシエルｌ】の後端部近傍迄の
間はマンドレルバー速度を第９図においてＶ，＜Ｖ、と
し、後端部に対する圧延のため圧延荷重が減少するクイ
ξングで同し＜ｖｅ＞■，とし、更に管材後端末でＶＢ
＞Ｖ，となるように制御した。

一方従来法は、マンドレルバー速度を傾斜主ロールに対
するホローシェルＨの入側速度Ｖ，より小さい値に一定
に維持した。

他の条件は第１表に示す如くであり、本発明方法，従来
法ともに同じとした。表１中ロール回転数はホローシェ
ルＨの後端部以外の部分を延伸圧延するときの回転数で
ある。

１３ 第 ｌ 表 結果は第３．４図に示すとおりである。

第３図（イ）は本発明方法と従来方法とのマンドレルバ
ー速度（畔〉をとって示してある。第３図（口），（ハ
）は本発明法についての結果であり、第３図（イ）は縦
軸にマンドレルバー速度（１Ｓ／秒）を横軸に時間をと
って示してある。また第３図（口）は縦軸に圧延荷重（
トン）を、横軸に時間をとって示してある。更に第３図
（ハ）は縦軸に周方向の平均肉厚（麿−）を、横軸に管
先ｌ４ 端からの距離（闘）をとって示してある。

一方第４図（イ〉．（ロ〉は従来方法についての結果で
あり、夫々第３図（口）．（ハ）に対応するグラフであ
る。

第３，４図から明らかな如く本発明方法．従来方法のい
ずれも圧延荷重は管先端部から管材後端部近傍迄は略一
定に維持されている。

しかし管材後端部においては本発明方法では、圧延荷重
の低下が従来方法よりも急激であり、それだけ平均肉厚
が変化する薄肉化領域が２０ｍｍ程度と大幅に短縮され
ているのに対し、従来方法では薄肉化領域が１２５０ｍ
ｍ前後から１００關前後の範囲にわたって発生している
のが解かる。

なお、」二連の実施例にあってはディスクロールを用い
る構威について説明したが、プレートガイドシュー，ロ
ーラガイドシューを用いてもよい。

またバーリテーナとしてはヂエーン方式に代えて油圧シ
リンダを用いてもよいことは勿論である。

〔実施例２〕 実施例２は管材後端部の圧延時に管材の速度を１５ 減速することにより管材に対する圧延荷重を制御し、管
材後端部の薄肉化を抑制する場合を示している。

第５図は本発明の他の実施例を示すブロソク図であり、
第２図に示す実施例１の制御系に加えて傾斜主ロール１
，２の駆動用モータの回転数制御装置ｌ４を備えた構威
となっている。回転数制御装置ｌ４は、主ロール１．２
の駆動用モータに付設してある図示しない回転計からモ
ータの回転数を取り込め、その平均値をモータ回転数実
績値として制御演算装置ｌ３へ出力する一方、制御演算
装置１３から人力されたモータ回転数指令値に基づいて
モータに対してモータ回転数制御信号を出力し、七−タ
回転数を制御するようになっている。他の構威及び動作
は第１．２図に示す実施例１の構威と実質的に同しであ
り、対応する部分には同じ番号を付して説明を省略する
。

而してホローシェルＨの後端部を除く部分を延伸圧延す
る過程ではマンドレルバ−５の速度ｖ８を一定に維持し
つつホローシェルＨの傾斜主ロー１Ｇ ル入口速度Ｖ，がマンドレルバ−５のａ　Ｗ　Ｖ　ｅ　
ｅｋ．り早い速度、即ちＶ，＞Ｖ，の条件を満たす傾斜
主ロール１，２の回転数を前述の式に従って求め、傾斜
主ロール１，２の駆動用モータの回転数を制御する。

また、ホローシェルＨの後端部に対する延伸圧延時には
荷重検出器１１からの検出値が減少するタイミングに合
わせて傾斜主ロール１．２の回転速度を減少させてホロ
ーシェルＨの入口速度Ｖ．がマンドレルバ−５の速度Ｖ
Ｂより遅い速度、即ちＶ，＜Ｖ，となるように傾斜主ロ
ール１．２の回転速度を制御する。

次に実施例２と従来法とについての比較試験結果につい
て具体的に説明する。

試験は実施例２にあってはマンドレルハ−５の速度Ｖ，
を一定に保持して圧延開始からホ［＋−シェルＨの後端
部近傍迄の間は傾斜主ロール１．２に対するホローシェ
ルＨの入口速度ｖｌを第１０図に示す如＜Ｖｉ＜Ｖｉ　
となるように、ホローシエルＨに対ずる圧延荷重が減少
ずるタイくングでＶＢ１７ 〉■．となるように、夫々傾斜主ロール駆動用モータの
回転数を制御した。

一方従来方法は傾斜主ロール回転速度をホローンエルの
入口速度がマンドレルバー速度より大きな速度となる様
に一定に維持した。

他の条件は実施例１に示した場合と実質的に同しである
。

結果は第６．４図に示すとおりである。

第６図（イ），（口），（ハ）は本発明法についての結
果であり、第６図（イ）は縦軸に素管の入口速度ＶＢ　
　（＋ｎ／秒）を、横軸には時間をとって示してある。

また第６図（口）は縦軸に圧延荷重（トン〉を、横軸に
時間をとって示してある。

更に第３図（ハ）Ｇ．Ｌ縦軸に周方向の平均肉厚（１ｍ
）を、横軸に素管先端からの距１ｊｉｌＩ（ａｍ）をと
って示してある。

第６図（イ），（口），（ハ）から明らかな如く実施例
２にあっては圧延荷重は素管先端部から素管後端部近傍
迄は略一定に維持され、しかも素管後端部においては実
施例２では、圧延荷重の低下が１８ 従来方法よりも急激であり、その結果として薄肉化領域
が大幅に短縮されていることが解る。

〔実施例３〕 実施例３は、実施例１に示すしたマンドレルパー速度の
制御と、実施例２に示した管材の入口速度の制御とを併
行的に行って管材後端部の薄肉化領域の短縮を図った場
合である。

第７図は本発明の更に他の実施例を示すプロ，ク図であ
り、第２．５図に示す装置を組み合わせた構成となって
おり、対応する部分には同し番号を付してある。

而してこのような実施例３にあっては、ホローシェルの
後端部を除く部分を延伸圧延する過程ではマンドレルバ
−５の移動速度を傾斜主ロール１２に対するホローシェ
ルＨの入口速度Ｖ．よりも遅い速度に、また傾斜主ロー
ル１．２の回転速度をホローシェルＨの入口速度がマン
ドレルバ−５の圧延方向への移動速度よりも速い速度と
なるように夫々設定し、一方ホローシェルＨの後端部か
ら後端末に至る間はマンドレルバ−５の移動速度１９ を管材の入口速度よりも速い速度に、また傾斜主ロール
１．２の回転速度をホローシェルＨの入口連度Ｖ．がマ
ンドレルバー５の移動速度よりも遅い速度となるように
制御した。

結果は実施例１．２の場合よりも、より高い応答性が得
られ、素管後端部の肉厚変動を正確に抑制し得ることが
確認された。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明法にあっては、マンドレルバーを用い
た傾斜延伸圧延において管伺後端部のクロノブ量を大幅
に低減出来ることとなり、高精度の肉厚，外径を有する
管材を歩留りよく製造し得る優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の実施状態を示す傾斜延伸圧
延機の平面図、第２図は同しく制御系と共に示す傾斜延
伸圧延機の側面図、第３．４図は実施例１と従来方法と
の比較試験結果を示すグラフ、第５図は実施例２を実施
するための制御系と共に示す傾斜延伸圧延機の側面図、
第６図は実施２０ 例２の試験結果を示すグラフ、第７図は実施例３を実施
するための制御系と共に示す傾斜延伸圧延機の側面図、
第８図はミルスプリング圧延荷重とロール開度との関係
を示すグラフ、第９図はマンドレルバー速度と圧延荷重
との関係を示すグラフ、第１０図は管材の入口速度と圧
延荷重との関係を示すグラフである。 １．２・・・主口−ル　３，４・・・ディスクロール５
・・・マンドレルバー　Ｈ・・・ホローシェルＨ′・・
・素管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の傾斜主ロールを用い、また管材の内面規制工
   具としてマンドレルバーを用いた傾斜延伸圧延法におい
   て、 前記マンドレルバーの圧延方向への移動速度を、管材後
   端部の圧延時に増速制御することを特徴とする管材の傾
   斜延伸圧延法。 ２、管材後端部以外の部分の圧延時には、マンドレルバ
   ー速度を管材の入口速度よりも遅い速度に、また管材後
   端から管材後端末に至る間はマンドレルバー速度を管材
   の入口速度よりも速い速度に夫々設定する請求項１記載
   の傾斜延伸圧延法。 ３、複数の傾斜主ロールを用い、また管材の内面規制工
   具としてマンドレルバーを用いた傾斜延伸圧延法におい
   て、 前記傾斜主ロールの回転速度を、管材後端部の圧延時に
   減速制御することを特徴とする管材の傾斜延伸圧延法。 ４、管材後端部以外の部分の圧延時には傾斜主ロールの
   回転速度を、管材の入口速度がマンドレルバーの圧延方
   向への移動速度よりも速い速度となるように、また管材
   後端から管材後端末に至る間は傾斜主ロールの回転速度
   を、管材の入口速度が前記マンドレルバーの圧延方向へ
   の移動速度よりも遅い速度となるように夫々設定する請
   求項３記載の傾斜延伸圧延法。 ５、複数の傾斜主ロールを用い、また管材の内面規制工
   具としてマンドレルバーを用いた傾斜延伸圧延法におい
   て、 管材後端部以外の部分の圧延時には、マンドレルバー速
   度を管材の入口速度よりも遅い速度に、また傾斜主ロー
   ルの回転速度を、管材の入口速度がマンドレルバーの圧
   延方向への移動速度よりも速い速度となるように設定し
   、一方管材後端から管材後端末に至る間はマンドレルバ
   ー速度を管材の入口速度よりも速い速度に、また傾斜主
   ロールの回転速度を、管材の入口速度がマンドレルバー
   の圧延方向への移動速度よりも遅い速度となるように夫
   々設定することを特徴とする傾斜延伸圧延法。 ６、前記マンドレルバーの増速開始時、又は／及び傾斜
   主ロールの減速開始時を、圧延荷重又は傾斜主ロール駆
   動モータの電力の減少時点に関連して設定する請求項１
   〜５のいずれかに記載の傾斜延伸圧延法。